Термометр

 

TEPMObffiTF, содержащий термочувствительный и образцовый резис-) ры, подключенные первыми выводами к броне одножильного кабеля на первом его конце, генератор импульсов тока, управляющий вход, которого соединен с блоком управления, интегратор и генератор опорной частоты, соединенный через первый вентиль с суммирующим входом счетчика, выход которого подключен к цифровому табло , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три постоянных резистора , два ключа, переключатель, дифференциальный усилитель, схема сравнения, второй вентиль, два магт/ нитоуправляемых контакта с постоян шми магнитами и катушка управлешу контактами, а счетчик выполнен реверсивным , причем первые выводы контактов соединены с соответствующикш вторыми вьшодами термочувствительного и образцового резисторов, вторые выводы контактов - с первым .выводом катушки, второй вывод которой подключен к жиле кабеля на первом его конце, постоянные резисторы и второй конец кабеля соединены в мостовую схему, броня кабеля которой заземлена, а противоположная вершина подключена к выходу генератора импульсов тока, жила кабеля на втором его конце подключена к первому входу переключателя, а прртивоположная верпшна моста и выход генератора импульсов тока через первый и второй ключи соответственно - к второму входу переключателя, выходы которого соединены с входами усилителя , а выход усилителя через интегратор и схему сравнения - с блоком управления, генератор опорной (Ю частоты соединен с блоком управле00 9) О) ния и через второй вентиль - с вычитающим входом реверсивного счетчи-1ка , а управляющие входы обоих клю-; . чей, переключателя и обоих вентилей соединены с блоком управления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. 4(51) G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧ НРЫТИЙ (21) 3495790/24-10 (22) 03.06.82 (46) 07.02.85..Бюл.N 5 (72)Н.А.Хлесткин, В.С.Гриб и P.À.Башаров (71) Уфимский нефтяной институт (53) 536. 531 (088„8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 327456ь кл. G 05 D 23/24э 1972 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 615367, кл. G 01 К 7/16, 1978 (прототип). (54)(57) ТЕРМОМЕТР, содержащий термочувствительный и образцовый резис1 ры, подключенные первыми выводами к броне одножильного кабеля иа первом его конце, генератор импульсов тока, управляющий вход,.которого соединен с блоком управления, интегратор и генератор опорной частоты, соединенный через первый вентиль с суммирующим входом счетчика, выход которого подключен к цифровому табло, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три постоянных резистора, два ключа, переключатель, дифференциальный усилитель, схема сравнения, второй вентиль, два маг-. нитоуправляемах контакта с постоян..SUÄÄ 11 8667 А ными магнитами и катушка управления контактами, а счетчик выполнен ре4 версивным, причем первые выводы контактов соединены с соответствующими вторыми выводами термочувствительного и образцового резисторов, вторые выводы контактов — с первым .выводом катушки, второй вывод которой подключен к жиле кабеля на первом его конце, постоянные резисторы и второй конец кабеля соединены в мостовую схему, броня кабеля которой заземлена, а противоподожная вершина подключена к выходу генератора импульсов тока, жила кабеля на втором его конце подключена к первому входу переключателя, а противоположная вершина моста и выход генератора импульсов тока через первый и второй ключи соответственно - к второму входу переключателя, выходы которого соединены с входами усилителя, а выход усилителя через интегратор и схему сравнения — с блоком управления, генератор опорной частоты соединен с блоком управления и через второй вентиль — с вычи" тающим входом реверсивного счетчи-.

1ка а.управляющие входы обоих ключей, переключателя и обоих вентилей соединены с блоком управления.

1138667

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для дистанционного измерения температур в скважинах, а также при создании устройств для дистанционного измерения приращения сопротивления и функционально связанных с ним величин.

Известен термометр, содержащий термочувствительный и образцовый резисторы, одножильный бронированный кабель, блок управления, генератор опорной частоты, счетчик с цифровым табло, преобразователь напряжения в длительность импульса, выход которого соединен с управляющим входом вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а его выход соединен с входом счетчика (1) .

Недостаток термометра заключается в том, что для определения температуры необходимо проведение ряда промежуточных вычислений по специальным формулам, что усложняет процесс измерения и снижает его достоверность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный и образцовый резисторы, одножильный бронированный кабель, генератор импульсов тока, блок управления, генератор опорной частоты, счетчик с. цифровым табло интегратор веню

35 тиль, два диода, при этом анод первого диода и катод второго диода соединены с центральной жилой кабеля, а катод первого диода через термочувствительный резистор и анод второго диода через образцовый ре4О зистор подключены к броне кабеля, причем один выход блока управления соединен с входом генератора импульсов тока, а генератор опорной частоты через вентитль и счетчик свя45 зан с цифровым табло f2) .

Поставленная цель достигается тем что в термометр, содержащий термочувствительный и образцовый резисторы, подключенные первыми выводами к броне одножильного кабеля на первом его конце, генератор импульсов тока, управляющий вход которого соединен с блоком управления, интегратор и генератор опорной частоты,соединенный через первый вентиль с суммирующим входом счетчика, выход которого подключен к цифровому табло, введены три постоянных раэистора, два ключа, переключатель, дифференциальный усилитель, схема сравнения, второй .вентиль,, два магнитоуправляемых контакта с постоянными магнитами и катушка управления контактами, а счетчик- выполнен реверсивным, причем первые выводы контактов соединены с соответствующими вторыми выводами термочувствительного и образцового резисторов, вторые выводы контактов — с первым выводом катушки, второй вывод которой подключен к жиле кабеля на первом его конце, постоянные резисторы и второй конец кабеля соединены в мостовую схему, броня кабеля которой заземлена, а противоположная вершина подключена к выходу генератора импульсов тока, жила кабеля на втором его конце подключена к первому входу переключателя, а противоположная вершина моста и выход генератора импульсов тока через первый и второй ключи соответственно — к второму входу переключателя, выходы которого соединены с входами усилителя, а выход усилителя через интегратор и схему сравнен ния — с блоком управления, генератор опорной частоты соединен с блоками .управления и через второй вентиль — с вычитающим входом реверсивного счетчика, а управляющие входы обоих ключей, переключателя и обоих вентилей соединены с блоком управления.

Недостатком известного устройства является зависимость результатов измерения от токов утечки диодов, масштабных коэффициентов интегратора, равенства токов генератора импульсов тока, частоты опорного генератора, емкости линии связи, а также равенства длительности импульсов тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 изображена блок-схема термометра; на фиг. 2 —. временные диаграммы его работы. Термометр содержит мостовую схему 1, образованную тремя постоянными резисторами и выходом одножильного бронированного кабеля 2, термочувствительный 3 и образцовый 4 резисторы, магнитоуправляеиые контакты 5 и 6 с постоянными магнитами

3 !!38 и катушкой 7 управления, переключатель 8, дифференциальный усилитель 9, генератор 10 импульсов тока, интегратор 11, схему !2 сравнения, блок

13 управления, генератор 14 опорной частоты,,два вентиля 15 и 16,, реверсивный счетчик 17, цифровое табло 18, ключи 19 и 20.

Первые выводы резисторов 3 и 4 подключены к броне кабеля 2 .на первом его конце. Управляющие входы генератора 10 переключателя 8, ключей 19 и 20, вентилей 15 и 16 соедиI иены с блоком управления, Генератор

14 через вентили 15 и !6 соединен с суммирующим и вычитающим входами счетчика 17 соответственно. Кроме этого опорная частота генератора

14 подается в блок 13 управления.

Выход счетчика 17 подключен к цифро20 вому табло 18. Первые выводы контактов 5 и 6 соединены с соответствующими вторыми выводами резисторов

3 и 4, вторые выводы контактов 5 и

6 — с первым выводом катушки 7, второй вывод которой подключен к жиле кабеля 2 на первом его конце. В мостовой схеме 1 броня кабеля заземлена, а противоположная вершина подключена к выходу генератора 10. Жила кабеля 2 на втором его конце под-. ключена к первому входу переключателя 8, а противоположная вершина моста 1 и выход генератора 10 через ключи 19 и 20 соответственно — к второму входу переключателя 8, выходы 35 которого соединены с входами усилителя 9, а выход усилителя 9 через интегратор 11 и схему 12 сравнения—, с блоком 13 управления.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания мост i эапитывается напряженим одной полярности. При этом ток, протекающий через обмотку катушки управления, 45 вызывает размыкание одного иэ магнитоуправляемых контактов, Постоян" ные магниты выбраны из условия срабатывания геркона, когда в катушке управления отсутствует ток. При опре-50 деленной полярности питающего напряжения моста посредством геркона подключается термочувствительный резистор. При этом на измерительной диагонали моста выделяется напряже- 55

Р 3 1+ R„ + A „I . (1

667 4

Г где 011 - напряжение питания моста I

Ч,,Щ- сопротивление плеч моста 1, Rpq Rg- сопротивление жилы кабеля 2 и катушки 7, " *!! - сопротивление терморезистора 3 при температуре t C.

Напряжение, выделившееся на сопротивлении 1, равно

121

" ьс "с "д

Блок 13 управления выдает сигнал, открывающий ключ 19 в течение интер.

1 вала й1, tI Длительностью ТО. На интегратор 11 подается напряжение снимаемое через усилитель 9 с вершин измерительной диагонали мос1 та 1. В момент времени и напряжение на выходе интегратора I достигает значения

lo ."!!.Х R.С " " (3) где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 9, R C — постоянная времени интегратора 11.

После окончания интервала (!,,)

I блок управления замыкает ключ 20 и размыкает ключ 19, на выходе1усилителя 9 изменяется полярность сиг нала.и выходное напряжение интегратора 11 начинает уменьшаться с крутизной, пропорциональной напряжению UI, достигая нулевого значения в момент времени t (фиг, 2) .

Дпительность Тх1 интервала (t1, t2, составляет (4)

Т

1, 11„ или с учетом (1, (2) и (3 (!1,+R>Ä«< R l!!<-!1,,R,+ И „Ф

Момент времени t фиксируется схемой 12 сравнения, при помощи которой блок 13 управления через вентиль 15 формирует код, соответствующий длительности Т!1, в счетчике 17.

После измерения Т «< блок управле ния переключает полярность питающего напряжения моста 1 и устанавливает переключатель 8 в противоположное положение. При этом замыкается второй геркон (первый размыкается) и в мостовую схему подключается об3 11386 7 раэцовый резистор. Работа устройства повторяется и выделившейся интер- !

Х2

1«Ф

Я ьо g„ alaг" Р И +11а) (6)

Я,(R«< A ) 1о р заносится в рвверсивный счетчик 17, но через вычитающий вход.

Цифровая система, состоящая иэ генератора опорной частоты 14, вен" типей 15 и 16, реверсивного счетчика 17, цифрового табло 18, работающая от блока управления, позволяет сформировать разность результатов двух циклов измерения тогда а%

211 "о о (l О) Х о I

Отсюда

" "1 "г" (7) т =т„-т„.— т

«< хg-(11 11 о ° Выбрав значение К, 11,, R2, Rq, равные сопротивлению 1 о термодатчика при нулевой температуре, и учитывая, что приращение термосопротивления функционально связано с температуРой Ь 9. 11 t получаем о

Тх То 1 (8) о а так как блок 13 управления и счетчик 17 соединены с одним генератором 14 опорной частоты, то мож- но записать

aQ о оо 1о о ° (9) о

Обозначим через

N« =Т«- 4о — код в счетчике1

Й =То f> — количество импульсов, поступивших на блок управления, о "о О "о (11) "о

Иэ уравнения (ll) следует, что в предлагаемом устройстве на точность

20 измерения не оказывает влияние изменение сопротивления кабеля, напряжение питания моста, емкость линии связи (переходные процессы в мостовой измерительной схеме заканчиваются после25 переключения напряжения питания моста задолго до начала измерения),.

Точность измерения целиком и полностью зависит от стабильности резисторов моста. Иэ уравнения (9) сле30 Т 4 дует, что при выборе -а - равном единице число на цифров8м табло

2R

11@ к соответствует приращению сопротивления в его именованных единицах.

1138667

Р @щ-д !

Ф

Ugg

ВКИИПИ Заказ 106?7/З1 Тираж 897 Подписное

Фиднад EIQ иП@тентме г Узтородю уд.Проектная,